알루미늄 주조는 정밀하게 설계되고 정밀하게 제작된 금형, 주형 또는 틀에 용융 알루미늄을 주입하여 높은 내구성과 고품질의 부품을 생산하는 방법입니다. 원래 설계의 사양과 정확히 일치하는 복잡하고 정교하며 정교한 부품을 생산하는 효율적인 공정입니다.
알루미늄 주조 공정
1. 영구 금형 주조
알루미늄 영구 금형 주조 비용의 상당 부분은 일반적으로 회주철이나 강으로 제작되는 금형의 가공 및 성형에 사용됩니다. 금형은 설계된 부품의 기하학적 형상으로 성형되며, 부품의 사양과 형상은 두 부분으로 나뉩니다. 사출 공정에서는 금형의 두 부분이 공기나 오염 물질이 없도록 단단히 밀봉됩니다. 용융 알루미늄을 주입하기 전에 금형을 가열하는데, 이 용융 알루미늄은 래들링, 주형 또는 사출 공정을 통해 주입될 수 있습니다.
공정이 완료되면 금형을 냉각시켜 알루미늄 부품이 응고되도록 합니다. 냉각 후, 결함 발생을 방지하기 위해 부품을 금형에서 신속하게 제거합니다.
그 과정이 아무리 간단해 보여도, 이는 대량 부품을 생산하기 위한 과학적이고 기술적으로 설계된 방법입니다.
2. 모래주조
모래 주조 공정은 최종 제품의 모양, 세부 사항, 그리고 형상을 가진 재사용 가능한 모형 주위에 모래를 채우는 과정입니다. 모형에는 용융 금속을 주형에 주입하고, 응고 과정에서 뜨거운 알루미늄을 주입하여 수축 기공을 방지하는 라이저(riser)가 포함됩니다.
패턴에는 용융 금속을 금형에 삽입할 수 있는 주형(sprue)이 포함되어 있습니다. 패턴의 크기는 냉각 과정에서 발생하는 수축을 고려하여 제품보다 약간 크게 제작되었습니다. 모래는 패턴의 모양을 유지할 수 있는 무게와 강도를 가지고 있으며, 용융 금속과의 상호 작용에 강합니다.
4.진공 다이캐스팅 진공 다이캐스팅은 하단에 스프루 구멍이 있고 상단에 진공 배출구가 있는 밀폐형 벨 하우징을 사용합니다. 이 공정은 스프루를 용융 알루미늄 표면 아래로 잠기게 하는 것으로 시작합니다. 리시버에 진공이 생성되어 다이 캐비티와 도가니 내 용융 알루미늄 사이에 압력 차이가 발생합니다.
압력 차이로 인해 용융 알루미늄이 스프루를 따라 다이 캐비티로 흘러 들어가고, 여기서 용융 알루미늄이 응고됩니다. 다이가 리시버에서 분리되어 열리고 부품이 배출됩니다.
다이 캐비티와 용융 알루미늄 사이의 진공 및 압력 차이를 제어하면 부품 설계 및 게이팅 요건에 따라 필요한 충진 속도를 제어할 수 있습니다. 충진 속도 제어는 완성된 부품의 건전성을 판단하는 능력을 향상시킵니다.
용융 알루미늄 표면 아래에 스프루를 잠기게 하면 용융 알루미늄은 산화물과 불순물이 없는 가장 순수한 합금이 됩니다. 부품은 이물질이 최소화되어 깨끗하고 견고합니다.
5. 인베스트먼트 캐스팅
인베스트먼트 주조(lost wax casting)라고도 하는 인베스트먼트 주조는 완제품의 패턴을 만들기 위해 다이에 왁스를 주입하는 것으로 시작됩니다. 왁스로 칠해진 패턴은 스프루에 부착되어 나무 모양(tree ike)을 형성합니다. 나무를 슬러리에 여러 번 담그면 왁스 모양 주변에 튼튼한 세라믹 껍질이 형성됩니다.
세라믹이 경화되고 굳으면 오토클레이브에서 가열하여 왁스 제거를 완료합니다. 쉘의 적정 온도를 맞추기 위해, 용융 알루미늄을 주입하기 전에 쉘을 예열합니다. 용융 알루미늄은 스프루에 주입되어 일련의 러너와 게이트를 통과하여 금형으로 들어갑니다. 부품이 경화되면 세라믹을 떨어뜨려 나무와 연결된 부품을 나무에서 잘라냅니다.
6. 분실된 폼 캐스팅
로스트폼 주조 공정은 왁스 대신 폴리스티렌 폼을 사용하는 또 다른 유형의 인베스트먼트 주조 공정입니다. 인베스트먼트 주조의 러너와 스프루처럼 클러스터 어셈블리 형태로 폴리스티렌을 성형합니다. 폴리스티렌 비드를 가열된 알루미늄 몰드에 저압으로 주입하고, 증기를 가하여 폴리스티렌을 팽창시켜 캐비티를 채웁니다.
패턴을 조밀하게 다져진 건조 모래에 놓고 진동 다짐을 통해 공극이나 기포를 제거합니다. 용융 알루미늄을 모래 주형에 붓는 동안 기포가 연소되어 제거되고 주물이 형성됩니다.
알루미늄 주조의 일반적인 응용 분야
주조 알루미늄은 뛰어난 물리적, 화학적 특성 덕분에 많은 주요 산업에서 사용되고 있습니다. 주조 알루미늄의 몇 가지 일반적인 용도는 다음과 같습니다.
1. 의료 산업
의료 부품 제조업체들은 보철물, 수술용 트레이 등을 제작할 때 강도와 경량성을 갖춘 알루미늄 주물을 사용합니다. 이 공정은 복잡하고 정밀한 형상을 제작하는 데 적합하며, 특히 의료 산업에서 널리 알려져 있습니다. 또한, 많은 의료 장비가 체액과 접촉하기 때문에 알루미늄은 내식성이 뛰어나 적합한 소재입니다.
2. 자동차 산업
자동차 부품 제조업체들은 강도와 내구성을 유지하면서도 경량성을 확보하기 위해 알루미늄 주물을 사용합니다. 결과적으로 연비가 향상됩니다. 또한, 알루미늄 주물 공정을 사용하면 복잡한 형상의 자동차 부품을 더 쉽게 제작할 수 있습니다. 알루미늄 주물은 브레이크나 스티어링 휠과 같은 부품 제작에 적합합니다.
3. 요리 산업
주조 알루미늄은 내구성, 내식성, 경량성, 그리고 뛰어난 열전도율 덕분에 요리 산업에 널리 사용됩니다. 또한, 열 발산성이 뛰어나 빠르게 가열하고 냉각할 수 있어 조리기구 제작에도 적합합니다.
4. 항공기 산업
알루미늄 부품은 가볍고 견고하여 항공기 산업에 적합합니다. 가벼운 무게 덕분에 항공기는 연료를 덜 사용하고 더 많은 중량을 실을 수 있습니다.
원천:
https://www.iqsdirectory.com/articles/die-casting/aluminum-casting.html
https://waykenrm.com/blogs/cast-aluminum/#주조-알루미늄의-일반-적용-분야
MAT Aluminum의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2023년 7월 26일
